Jdi na obsah Jdi na menu
 


Konverzia drevného odpadu na produkty s pridanou hodnotou (jedlé a liečivé huby) Pleurotus

18. 6. 2007

Zvýšená ťažba dreva vo svete zapríčiňuje nárast akumulácie drevného odpadu v prostredí. Tak isto sú akumulované aj iné nezúžitkované odpady ako napr. vedľajšie produkty priemyselnej výroby. Nedostatočné kapacity skládok sa stávajú pretrvávajúcim problémom  (Ince, 1994). Spaľovanie takéhoto odpadu sa stáva problematickým pretože sa pri ňom uvoľňujú do ovzdušia  vysoké množstvá CO2  a sadzí. Vypúšťanie CO2  a skleníkových plynov vo veľkom meradle prispieva k globálnemu otepľovaniu. Dym a sadze často spôsobujú tvorbu smogu v urbanizovaných areáloch. Takéto znečistenie predstavuje vážne ohrozenie environmentálneho prostredia ľudí, zvierat a trvalo udržateľného ekosystému. V rovnakom čase sa zvyšujú globálne požiadavky  na energie a potraviny, závratnou rýchlosťou dochádza k znižovaniu  prírodných (neobnoviteľných) zdrojov (Croan, 2000). Preto je s tohoto pohľadu prepotrebný rozvoj environmentálne priateľných recyklačných metód. Lignocelulózové odpady môžu byť degradované za pomoci drevokazných  bazídiomycét  produkujúcich vysoko hodnotné bielkovinové potraviny. tieto huby sú schopné získať výživné látky z bunkových stien štrukturálnych polymérov lignocelulózy  a pretvárať tieto látky na produkciu jedlých húb.

Drevné odpady môžu poslúžiť ako hodnotný zdroj substrátu pre produkciu  nutrične hodnotných, gurmánmi vyhľadávaných a liečivých húb (Chang, Buswell, 1996; Ishizuki a i., 1997; She a i.,1998; Wasser, Weis, 1999). Huby (Pleurotus) boli v lesoch zbierané celé stáročia. Ich chuť je definovaná ako typicky  ustricová – odtiaľ aj názov hliva ustricová. Tieto huby sú veľmi výkonnými producentmi bielkovín a sú veľmi žiadané gurmánmi (Ogundava, Okogbo, 1989). Môžu byť využité  ako antibakteriálne, antitumorové (protirakovinové) (Cochran, 1978; Gunde, Cimerman, 1999), anticholesterolové (Chovot a i., 1997; Gunde, Cimerman; Cimerman, 1995; Gunde, Cimerman, 1999; Wasser, Wais, 1999), antifungálne a antivirózne (Gunde, Cimerman, 1999) agens (činitele). Druhy (Pleurotus spp.) sú rýchlym kolonizátorom substrátu a produkujú rozličné extracelulárne enzými ako napríklad: lignín peroxidáza, mangán peroxidáza, laktáza, ktoré sú schopné modifikovať a rozkladať lignín. Využitý drevný substrát sa v budúcnosti môže stať zdrojom prístupnej hemicelulózy a celulózy využiteľné ako zdroje karbohydrátov vo výžive prežúvavcov (Bisaria a i., 1997) alebo ako fertilizérov pôdy (Stewart a i., 1998).

V práci, ktorú ďalej popisujeme bol využitý drevný odpad z osiky, pretože reprezentuje listnáče, ktoré môžu byť zužitkované počas prerieďovania hustých stanovíšť mladých porastov. Osika je v prírode (na rúbaniskách) pionierskou drevinou, ktorá rastie rýchlejšie ako väčšina ostatných drevín. Primárnym objektom štúdie Croana (Croan, 2000) bolo recyklovať drevný odpad v hodnotnú produkciu húb pomocou hlivy (Pleurotus spp.).Sekundárnou úlohou práce bolo realizovať využitie vyplodeného substrátu a tým pádom úplné zužitkovanie drevného odpadu.

Dikariotické izoláty drevokazných bazídiomycét: Pleurotus ostreatus (FP – 101509), (HHB 9790), Pleurotus pulmonarius (FP – 102575), a P. pulmonarius (FP  - 10645) boli získané z laboratória lesných húb a lesných produktov v Madisone, USA. Pleurotus spp. nešpecifikované (ASI 2001–2) a nešpecifikovaný druh Pleurotus florida a Pleurotus sajor – caju boli získané z výskumného ústavu poľnohospodárskeho v Suwone, Kórea. Izoláty dikariotického mycélia boli kultivované na 1,5% sladovom extrakte (Bakto, Difko, Ditroit, MI) a 2% agare (Bakto, Difko). Agar (sladinového extraktu) o priemere plátkov (platničiek) 90 mm bol inokulovaný kúskami mladého okrajového mycélia kolónie prerasteného agaru o veľkosti 6 mm. “Zrnové” sadivo (podhubie) bolo vyrobené zo zmesi 500 g jačmeňa, 5 g sadry (síran vápenatý) a 600 ml vody. Sadra v substráte napomáha udržovať priaznivú vzdušnosť. Všetky zložky boli individuálne vážené a sterilizované vo vreciach (20,2 x 42 cm) odolných voči vysokej teplote. “Autoklávovateľné” polypropylénové vrecia mali na okrajoch (zvaroch) účinné mikropórové filtre (Sunbag, Santomi, Sangyo, LD., Japonsko). Mikropórové filtre umožňujú priestup plynov ale na druhej strane zabraňujú prechodu kontaminujúcich spór. Nakoniec vrecia sterilizovali v autokláve pri teplote 121 °C počas 45 minút. Sterilizované vrecia boli následne inkubované pri izbovej teplote počas dvoch až piatich dní, aby bolo umožnené klíčenie sprievodných (kontaminujúcich) spór. Po týchto dvoch až piatich dňoch boli vrecia re-sterilizované v autokláve opäť pri teplote 121 °C ale počas kratšej doby - 20 minút. Po vychladnutí bolo každé vrece inokulované aktívne rastúcim mycéliom z jednej alebo dvoch platničiek sladinového agaru. Po inokulácii boli konce vriec voľne zviazané, aby bola zabezpečená výmena vzduchu. Následne sa pristúpilo k umiestneniu vriec do tmavých tzv. prerastacích miestností, kde sa teplota pohybovala okolo 24 °C ± 2 °C na potrebný čas prerastania 2 až 4 týždne, resp. do doby pokým mycélium neobsadilo (nepokrylo) povrch všetkých zŕn (celého substrátu).

 

Produkcia plodníc podľa Croana (Croan, 2000)

 

a)      drevný odpad

Namrznuté hobliny osiky (Populus tremuloides) rozličných veľkostí (0,5 až 3,5cm x 0,2 až 0,25cm) v množstve 700 g s prídavkom destilovanej vody boli umiestnené do polypropylénových vriec rezistentných voči vysokej teplote a každé vrece bolo samostatne sterilizované v autokláve pri teplote 121 °C počas 45 minút. Sterilizované vrecia boli po prvej sterilizácii inkubované pri izbovej teplote počas 2 až 5 dní a po ich uplynutí re-sterilizované pri teplote 121 °C po dobu 20 minúť. Vychladnuté vrecia boli následne obohatené o 50 ml 40% glukózy, aby finálna koncentrácia glukózy v každom vreci predstavovala 1,5%. Následne boli vrecia inokulované (očkované) sadivom (podhubím) v množstve cca 15% hmotnosti vlhkého substrátu. Po premiešaní substrátu boli vrecia voľne zviazané a inkubované pri teplote 24 °C v tme počas troch až piatich týždňov, až pokým mycélium úplne kolonizovalo celý substrát.

 

b)      papier

Kotúče toaletného papiera konvenčnej kvality boli saturované (nasycované) destilovanou vodou cca 500 – 600 mm (v závislosti od veľkosti kotúča), umiestnené do polypropylénových vriec a sterilizované v autokláve pri teplote 121°C počas 45 minút (Zederpiltz, personálna komunikácia v práci, Croan, 2000). Opäť aj tento substrát bol po dvoch až piatich dňoch re-sterilizovaný použitím teploty v autokláve 121°C po dobu 20 minút. Po vychladnutí boli kotúče papiera očkované a to tak, že sadivom sa zaplnil celý otvor v strede kotúča. Rovnako ako v predošlých prípadoch boli vrecia voľne zviazané a inkubované pri teplote 24°C±2°C v tme počas troch až piatich týždňov, resp. po kompletnú kolonizáciu substrátu. Po prerastení vrecia umiestnili do “pareniska” a vyrezali otvory (narezali fóliu), čím substrát exponovali pôsobeniu čerstvého vzduchu. Teplota v parenisku sa pohybovala v rozpätí  22 – 28°C. Osvetlenie bolo štandardizované na cca 8 až 10 hodín svetla a 14 až 16 hodín tmy, používajúc pritom fluorescentné stropové osvetlenie (žiarivky) o výkone 2 až 15W – (štandardne biele svetlo).

Determinácia lignínu:

Celkový obsah lignínu vo vyplnenom substráte bol extrahovaný pomocou 72% kyseliny sírovej. V kyseline nerozpustný lignín (Klason lignín) bol odmeraný gravimetricky (Effland, 1977) a v kyseline rozpustný lignín bol determinovaný spektrofotometricky na základe absorpcie ultrafialového svetla (Tappiho štandardná metóda T 222 om – 88, Tappi, 1988).

Druhy Pleurotus spp. sú patogénmi stromov a saprofity spadnutého tvrdého dreva obzvlášť buka (Thoru a i., 2000). Pleurotus ostreatus (FP – 101509) produkuje plodnice s vlnitými žltohnedými okrajmi a bielym rebrovaním. Tento kmeň má schopnosť fruktifikovať v piatich až desiatich vlnách, avšak len za optimálnych podmienok dosahuje úrody 45 - 250 g/zber. Plodnice produkované hubou Pleurotu ostreatus (HHB – 9790) sú svetlejšie, bieložlté so svetložltým okrajom. Biokonverzia substrátu v úrodu húb predstavuje biologickú efektivitu, ktorá je vypočítaná podľa vzťahu:

BE% = (hmotnosť čerstvých húb x 100) / váha suchého substrátu

 

príklad.: 454 g čerstvých húb zo 454 g suchého substrátu resp. 1816 g vlhkého substrátu predstavuje 100 % BE, (Stamets, 1993).

 

Tabuľka 3.  Strata “Klason” lignínu a kyselinou rozpustného lignínu vo vyplodenom substráte

Pleurotus sp.

(%)

Číslo kolekcie

 

“Klason” lignín (%)

 

v kyseline rozpustný lignín

 

P. ostreatus

FP-101509

37.82

35.41

P. ostreatus

HHB-9790

36.27

25.89

P. populinus

FP-102575

37.66

44.46

P. pulmonarius

FP-10645

37.20

35.41

a) Strata závislá (bazírujúca) na percentuálnom zastúpení  “Klason”  lignínu (19,53%) v drevných stružlinách.

b) Strata závislá (bazírujúca) na percentuálnom zastúpení kyselinou rozpustného lignínu (3,53%) v drevných stružlinách.

 

      Po  tretej a štvrtej vlne plodenia bol substrát  sporadicky kontaminovaný jednou alebo dvomi kolóniami Penicilium a Trichoderma. Kontaminácia sa z malých kolónií ďalej nerozširovala ba postupne mizla. U Pleurotus pulmonarius bola v pokusoch identifikovaná tvorba antimykóznej substancie (Wasser, Wais, 1999). Všetky testované druhy Pleurotus spp. očividne produkovali antifungálne látky, ktoré im pravdepodobne pomáhajú kontrolovať (potláčať) rozvoj nežiadúcich (kontaminujúcich) mikroorganizmov.

Pri použití kotúčov toaletného papiera – ako substrátu pre pestovanie hlivy (Pleurotus ostreatus), huba vyprodukovala 110 g plodníc v 1 vlne a 48 g v 2 vlne fruktifikácie. Pleurotus pulmonarius dosahovala 86 g v 1 vlne a 45 g v 2 vlne plodenia.

Kotúče toaletného papiera sú ideálnym substrátom pre pestovanie hlív, pretože majú vlastnosti drevnej hmoty (dreviny) bez akýchkoľvek inhibičných sprievodných látok.

 

 

Proteínové zloženie:

Vo vysušenej hmote Pleurotus ostreatus bolo stanovené relatívne vysoké zastúpenie bielkovín až 30% v porovnaní z 18% u Lentinus edodes, 13%  pri pšenici a 25% pri mlieku. Druhy Pleurotus spp. sa považujú za jedných z najvýznamnejších (najvýkonnejších) producentov bielkovín (Ogundana, Okogbo, 1981). V štúdii (Croan, 2000) autor obohatil substrát o 1,5% glukózy , aby tým zabránil úplnému rozkladu holocelulózy – (podiel vlákniny po odstránení inkrustačných látok, obsahujúci celulózu a hemicelulózu). Pretože prežúvavce sú schopné stráviť vyplodený substrát po pestovaní húb, tento môže byť využitý ako doplnok ich kŕmnej dávky (Bisaria a. i., 1997). Tak isto môže byť substrát využitý ako podstielka, “vylepšovač” pôdnych vlastností a fertilizer (Stewart a.i., 1998) ako aj na biodegradáciu a “bioremediáciu” (bioošetrenie) degradovaných a kontaminovaných pôd (Kirk a i., 1992); Akhtar a i., 1993; Lamar a i., 1994; Eggen, Majcherczyk, 1998; Semple a i. 1998).  

 

 

Komentáře

Přidat komentář

Přehled komentářů

Zatím nebyl vložen žádný komentář
 

 

 

Z DALŠÍCH WEBŮ

REKLAMA